理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
APH500X4（応用物理学 / Applied physics 500）相対性理論Theory of Relativity
今枝 佑輔Yusuke IMAEDA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2023 |
| 授業コードClass code | YC039 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 木4/Thu.4 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | システム理工学専攻 |
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Outline (in English)
In this course, we explain the special theory of relativity.
At the end of the course, students are expected to explain, how the basic formulae are derived and what are the background physics of the formulae.
Before/after each class meeting, students will be expected to spend four hours to understand the course content.
Your overall grade in the class will be decided based on the following
Term-end report: 60%、Submuted notes by PDF after each lecture: 40%.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
特殊相対論は力学、電磁気学を統一的に取り扱う理論であり、ローレンツ不変という原理を軸に組み立てられている。この理論では時間と空間（時空）という枠組みそのものが不変ではなくなる。講義では運動する観測者から見た時空の振る舞いを調べる。
到達目標Goal
さまざまな運動によって時空の概念がどのように変わるかを理解することを目標とする。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP2」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
講義ではローレンツ変換をもとに特殊相対論の基礎について学ぶ
授業は対面で行うが、板書はすべてzoom上のホワイトボードを共有・配信することでおこなう。資料の提示もzoomの画面共有を通じて行うので、受講に際してはzoomの受信を適切に行えるデバイスを持ち込んで使用すること。また初回授業までにzoomの使い方に慣れておくこと。zoomの接続先は別途指示する。
授業は講義形式で行うが質問は授業中随時受け付ける。
学生の積極的な授業参加を期待したい。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1[対面/face to face]：相対論の導入、相対論はなぜ必要か
古典力学が破たんする例を調べる。
2[対面/face to face]：ニュートンの法則、慣性系、法則と変換則、ガリレイ変換
ニュートンの法則を元にした古典力学を調べる。
3[対面/face to face]：マクスウェルの電磁気学とガリレイ変換
マクスウェルの電磁気学がガリレイ変換と両立しないことを見る。
4[対面/face to face]：光速度測定、光行差、エーテル
光の測定の歴史的発展を調べる。
5[対面/face to face]：フィゾーの実験、マイケルソン・モーレーの実験
相対論に結びつく光速度不変の検証実験について調べる。
6[対面/face to face]：特殊相対性理論、ローレンツ変換
ローレンツ変換の意味を考える。
7[対面/face to face]：同時性の概念、ミンコフスキー時空
相対論的時空を考える。
8[対面/face to face]：時計の遅れ、双子のパラドックス
ローレンツ変換からの帰結を調べる。
9[対面/face to face]：ローレンツ収縮、運動する物体の回転、速度の合成
引き続き、ローレンツ変換からの帰結を調べる。
10[対面/face to face]：ドップラー効果、光行差
相対論的ドップラー効果、光行差について調べる。
11[対面/face to face]：相対論的質量、運動量、エネルギー、光子（フォトン）
相対論的な質量、運動量、エネルギー、光子（フォトン）について調べる。
12[対面/face to face]：相対論的運動方程式
古典力学に代わる相対論的力学の方程式を導出する。
13[対面/face to face]：粒子の生成、崩壊、散乱
相対論的に粒子の生成、崩壊、散乱を考える。
14[対面/face to face]：共変形式のマクスウェル方程式
共変形式のマクスウェル方程式を求める。
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とします】授業内容に関して興味をもった項目については、積極的に書籍やWEBなどで調べたり、不明な点や参考資料などについて授業中でも構わないので質問してください。積極的な授業参加を期待します。
また後述のように、講義ノートを毎回PDF化したうえで提出してもらいます。
ノートのPDF化については手段は問いませんが、授業中にその方法の一例については紹介します。
また、復習時に新たに調べて理解したことなどをノートに追記して、ノートの記載事項を充実させることを推奨します。
テキスト（教科書）Textbooks
特に指定なし
参考書References
風間洋一：相対性理論入門講義、培風館
ランダウ, リフシッツ：場の古典論, 東京図書
成績評価の方法と基準Grading criteria
毎回、講義でとったノートをPDF化した上で提出してもらいます。この提出されたノートの内容評価を40%とし、残りの60％は期末レポートにより評価し、その合計により最終評価を決定します。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
特になし
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
教室講義であってもzoomを使用して講義を行います。各自zoomを十分に操作・視聴できる環境・デバイスを準備し、その使い方に慣れておくこと。また提出ノートやレポートはPDF書類として提出することを求めます。どのようにPDF書類を作成するか、その方法は問わないが、例えば手書きのものをPDF化するならばスマホアプリのスキャナなどを利用する方法があります。詳しいことは授業開始時に指示します。